單思思：新冠疫苗攻關(guān)200天

何澍之 黃沐瑤 丁莉莎

2020年3月2日，習(xí)近平總書(shū)記到清華考察新冠肺炎防控科研攻關(guān)工作，在單思思所在的醫(yī)學(xué)科學(xué)樓A206實(shí)驗(yàn)室，她作為代表為總書(shū)記做新冠抗體的酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)（ELISA）演示。

為習(xí)總書(shū)記做“三明治”

單思思讀博期間主要進(jìn)行傳染病與免疫相關(guān)研究，包括病毒入侵機(jī)制的研究，以及病毒抗體和疫苗的研發(fā)。單思思的導(dǎo)師張林琦教授，在新發(fā)突發(fā)傳染病研究領(lǐng)域深耕已30余年，新冠肺炎疫情在武漢暴發(fā)后，“我們立刻決定，要以最快速度、盡最大努力應(yīng)對(duì)這種病毒！”張教授堅(jiān)毅地說(shuō)。

2020年1月15日，張林琦教授迅速組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，剛放假回到家才一天的單思思主動(dòng)請(qǐng)纓，第一個(gè)報(bào)名參加。

與父母告別后，她踏上列車(chē)回校?！盎貙W(xué)校后，各種實(shí)驗(yàn)安排得很滿，”單思思說(shuō)，“大家都拿出了百米沖刺的勁頭，也做好了跑馬拉松的準(zhǔn)備?！贝竽耆砩?，捧著師姐送來(lái)的餃子，單思思和父母簡(jiǎn)短通話后，又爭(zhēng)分奪秒地投入研究，直至凌晨。

2020年3月2日，習(xí)近平總書(shū)記到清華考察新冠肺炎防控科研攻關(guān)工作，在單思思所在的醫(yī)學(xué)科學(xué)樓A206實(shí)驗(yàn)室，她作為代表為總書(shū)記做新冠抗體的酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)（ELISA）演示。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以檢測(cè)抗體是否能和病毒蛋白很好地結(jié)合，從而檢驗(yàn)抗體是否有良好效果。

“這個(gè)實(shí)驗(yàn)就像是做三明治?！眴嗡妓冀忉?zhuān)鹿诓《镜目贵w，就好比三明治中間的“肉片”，新冠病毒的蛋白和能結(jié)合新冠病毒抗體的抗體（即第二抗體，簡(jiǎn)稱(chēng)二抗）就是“面包片”，“制作三明治”的過(guò)程是這樣的：首先，將“面包片”取出，放到“砧板”上，也就是將新冠病毒的蛋白包被（即結(jié)合）在酶標(biāo)板中。然后，將“肉片”放到“面包片”上。這兩步是在總書(shū)記來(lái)的前一天進(jìn)行的。第二天，將不同濃度的抗體加到里面和病毒蛋白反應(yīng)，把多余的“肉片”切掉。最后，把未結(jié)合的抗體洗掉，蓋上“面包片”，加入二抗與抗體進(jìn)行反應(yīng)。

二抗上攜帶的酶，能在加入底物（即可以與特異的酶結(jié)合的物質(zhì)）后產(chǎn)生有顏色的產(chǎn)物，顏色的深淺反映了與抗體結(jié)合的二抗數(shù)量的多少，也間接反映了與病毒蛋白結(jié)合的抗體數(shù)量的多少?！坝捎诩尤氲目贵w存在濃度梯度，呈現(xiàn)的黃色也會(huì)有梯度的深淺變化，顏色越深，就表示抗體與新冠病毒蛋白的結(jié)合數(shù)量越多，結(jié)合能力越強(qiáng)，更可能有較好的效果?！眴嗡妓冀忉尩?。

“這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程很復(fù)雜，需要持續(xù)5個(gè)多小時(shí)，給總書(shū)記展示的是最后的顯色部分，時(shí)間大概有3～5分鐘，”單思思回憶，“剛開(kāi)始，我很緊張，心跳加速。但是當(dāng)板子顯出顏色時(shí)，我就放心了?！?h3>奮戰(zhàn)200天，疫苗讓病毒的“鑰匙”開(kāi)不了“鎖”

冠狀病毒（coronavirus）的表面有一圈釘子一樣的突起，在電子顯微鏡下看起來(lái)像皇冠，病毒的名字也由此而來(lái)。這些釘子樣的突起被稱(chēng)為棘突，棘突蛋白（Spike?Protein，下文簡(jiǎn)稱(chēng)S蛋白）如果與細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）受體結(jié)合，就會(huì)促進(jìn)病毒膜和細(xì)胞膜的融合，從而入侵人體。

“這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程很復(fù)雜，需要持續(xù)5個(gè)多小時(shí)，給總書(shū)記展示的是最后的顯色部分，時(shí)間大概有3～5分鐘”

如果把新冠病毒的S蛋白比喻成“鑰匙”，把人體的ACE2受體比喻成“鎖”，那么病毒進(jìn)入人體細(xì)胞的過(guò)程，就是用“鑰匙”打開(kāi)人體ACE2的“鎖”。進(jìn)入細(xì)胞后，病毒就開(kāi)始大量復(fù)制，對(duì)人體造成傷害。解析“鑰匙”與“鎖”的具體關(guān)系，對(duì)于闡述病毒入侵機(jī)制、疫苗的理性設(shè)計(jì)、分離強(qiáng)效新冠抗體具有指導(dǎo)意義。

3月30日，經(jīng)過(guò)多日奮戰(zhàn)，單思思作為共同第一作者的論文在《自然》（Nature）雜志上發(fā)表，該研究解析了新冠病毒表面刺突糖蛋白受體結(jié)合區(qū)（receptor-binding?domain，RBD）與人受體ACE2蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確定位出二者的相互作用位點(diǎn)，闡明了新冠病毒刺突糖蛋白介導(dǎo)細(xì)胞侵染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及分子機(jī)制。

基于這一理論成果，在經(jīng)歷無(wú)數(shù)次的失敗后，單思思所在團(tuán)隊(duì)已從新冠肺炎恢復(fù)期患者的體內(nèi)，成功分離出200余株具有高效中和能力的抗新冠病毒單克隆抗體及其編碼基因。其中，兩株抗體已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)并顯示出良好的保護(hù)效果。單思思所在團(tuán)隊(duì)也對(duì)新冠病毒刺突蛋白的受體結(jié)合區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和優(yōu)化，并采用黑猩猩腺病毒作為載體研發(fā)了新冠疫苗。

如果能把S蛋白這個(gè)“鑰匙”的基因拎出來(lái)，搭載到改造后的腺病毒載體上，該病毒載體入靶細(xì)胞后病毒不能復(fù)制。當(dāng)這個(gè)載體將S蛋白運(yùn)進(jìn)人體細(xì)胞后，人體免疫系統(tǒng)就會(huì)迅速組裝出專(zhuān)門(mén)針對(duì)這個(gè)S蛋白的專(zhuān)用殺傷武器——新冠病毒抗體。等到新冠病毒來(lái)的時(shí)候，人體的專(zhuān)用武器已經(jīng)嚴(yán)陣以待，就可以把病毒消滅在人體細(xì)胞之外，實(shí)現(xiàn)針對(duì)新冠病毒的免疫保護(hù)。而腺病毒載體被改造為單程車(chē)，完成運(yùn)送S蛋白的任務(wù)后就自行解體了，不會(huì)在人體內(nèi)復(fù)制作亂。

如今，團(tuán)隊(duì)參與研發(fā)的黑猩猩腺病毒載體新冠疫苗，已在北京大興建設(shè)了產(chǎn)業(yè)化基地，進(jìn)入臨床二期階段。

相較于其他疫苗技術(shù)路線而言，腺病毒疫苗有其獨(dú)到之處。目前大規(guī)模接種的滅活病毒疫苗，其優(yōu)點(diǎn)是安全性高，但將整個(gè)病毒滅活打到體內(nèi)會(huì)分散免疫活性，疫苗的有效時(shí)間也會(huì)相對(duì)較短。而腺病毒疫苗能夠引起強(qiáng)而持續(xù)的抗體反應(yīng)，并調(diào)動(dòng)細(xì)胞免疫，達(dá)到長(zhǎng)期的免疫效果。

針對(duì)各種新冠病毒突變株層出不窮的現(xiàn)狀，單思思表示，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在研發(fā)多款針對(duì)突變株的廣譜新冠抗體，效果良好。在疫苗方面，雖然基于腺病毒載體的新冠疫苗對(duì)突變株的效果會(huì)有所下降，但仍有一定的保護(hù)作用。而且團(tuán)隊(duì)的第二代疫苗已經(jīng)在研發(fā)和生產(chǎn)中了，他們針對(duì)突變株的S蛋白，通過(guò)研究人體內(nèi)產(chǎn)生的抗體是否有不受突變株影響的保守表位（即在突變株或原始株中基本沒(méi)有變化的序列和結(jié)構(gòu)），進(jìn)行疫苗的正向、反向設(shè)計(jì)，提高疫苗的保護(hù)能力。

“我想讓更多的科研成果走出實(shí)驗(yàn)室”

單思思認(rèn)為，科學(xué)工作者另外一項(xiàng)重要使命，就是要把前沿的科學(xué)知識(shí)傳播給大眾。學(xué)業(yè)之余，她擔(dān)任了醫(yī)療健康等課程的助教，走訪地方疾控中心了解艾滋病患者的生活，參加SDG挑戰(zhàn)賽等。

單思思在清華大學(xué)“科學(xué)企業(yè)家”課程項(xiàng)目建立之初，便積極加入到第一批博士團(tuán)助教中，跟老師一起設(shè)計(jì)課程框架、撰寫(xiě)行研報(bào)告和進(jìn)行課程小結(jié)。此課程是針對(duì)企業(yè)家們開(kāi)設(shè)的，旨在打造全球前沿科技與中國(guó)金融資本的深度對(duì)話平臺(tái)，助力學(xué)員把握科技時(shí)代脈搏，塑造面向未來(lái)的新一代科學(xué)企業(yè)家。

單思思認(rèn)為，科學(xué)工作者另外一項(xiàng)重要使命，就是要把前沿的科學(xué)知識(shí)傳播給大眾。

單思思參加以聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)為主題的開(kāi)放創(chuàng)新馬拉松挑戰(zhàn)賽時(shí)，她框定了HIV預(yù)防的主題。挑戰(zhàn)賽的老師笑著說(shuō)：“這太難了，不要做這個(gè)。”單思思很不服氣，決心在艾滋病方面找到一個(gè)務(wù)實(shí)的、可實(shí)施的項(xiàng)目。

艾滋病最初被發(fā)現(xiàn)時(shí)屬于不治之癥，雞尾酒療法問(wèn)世后，艾滋病患者的壽命得以大幅延長(zhǎng)，但因?yàn)樾枰愿鞣N藥物來(lái)控制病毒，這種療法副作用較大。治療中，因?yàn)樗幬锒啵滩』颊甙凑罩委熡?jì)劃進(jìn)行服藥的執(zhí)行程度較差，這導(dǎo)致極易產(chǎn)生耐藥性，給患者的治療帶來(lái)較大影響。

于是，單思思將主題定為“艾滋病治療中的用藥依從性”，她設(shè)計(jì)了便攜的智能藥盒hivecteor（HIV+vector），作為患者、醫(yī)生乃至藥廠的集合交流平臺(tái)，患者能夠收到按時(shí)吃藥的提醒，醫(yī)生能夠收到患者的服藥記錄，并進(jìn)行復(fù)診交流，藥廠能夠了解藥物本身的服用情況。她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在24小時(shí)內(nèi)完成了這個(gè)從無(wú)到有的項(xiàng)目，并最終斬獲了“清華——日內(nèi)瓦大學(xué)社會(huì)創(chuàng)新交換項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金”。巧合的是，他們答辯的日子正是12月1日——世界艾滋病日。

單思思說(shuō)：“科研成果不應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)室中冷冰冰的數(shù)據(jù)和論文，而應(yīng)該成為改善生活質(zhì)量、提高生活水平的有力工具，我想讓更多的研究成果走出實(shí)驗(yàn)室，我還要為這個(gè)目標(biāo)繼續(xù)奮斗！”

目前，單思思已博士研究生畢業(yè)，她以博士后的身份繼續(xù)在清華大學(xué)全球健康與傳染病研究中心進(jìn)行科學(xué)研究。單思思立志要把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上，作為一名科研攻關(guān)的“戰(zhàn)士”，她正致力于研究新冠病毒突變株對(duì)抗體的影響，研發(fā)對(duì)突變株具有廣譜中和活性的保護(hù)性抗體，也在進(jìn)行一些其他的課題。談及未來(lái)，她表示，自己將繼續(xù)踏踏實(shí)實(shí)做科研，做有意義、能夠惠及大眾的研究。

責(zé)任編輯：丁莉莎